排気ガスの代わりは水!トヨタが世界で初めて発明した水素カーが変える「ミライ」のエネルギー

排気ガスの代わりは水!トヨタが世界で初めて発明した水素カーが変える「ミライ」のエネルギー


トヨタが2050年でエンジン自動車の新車販売をゼロにすると発表しました。これは、2014年にトヨタが世界で初めて燃料電池自動車「ミライ」を発売した自信の表れです。

エンジン車は、将来における原油の枯渇、排気ガスに含まれる二酸化炭素による地球温暖化や大気汚染物質と解決するべき問題があります。環境負荷のない自動車の未来について各自動車メーカーは様々な技術を模索していました。

その中でも、ミライに用いられている燃料電池自転車は、水素と酸素の化学反応から発電してモーターで走行するので、排出されるのは水だけ。究極に環境に優しい画期的なクルマと言えます。

「ミライ」というその名の通り、まさしく未来の自動車界の方向性を示唆したようなトヨタの画期的なクルマです。

 

圧倒的なパフォーマンスを誇る「燃料電池」の仕組み

これまでのエンジンはガソリンや軽油を燃焼させ、そのエネルギーでピストンを動かし車の動力としました。しかし、二酸化炭素や大気汚染物質を排出するばかりか、エネルギー効率も20~30%と低く、多くは熱として放出されます。

それに対し「燃料電池」は、酸素と水素が触媒の働きを介することによって化学反応を起こして電気を作ります。これは、電気分解するときの水に電気を通して、酸素と水素を作るのと逆の反応になります。

燃料電池は究極のエコエネルギーとして、自動車ばかりでなく、発電機として一般社会でも注目される存在です。熱効率も現状60%と高く、さらに高効率が期待されています。

原料となる水素は、通常では非常に反応しやすく爆発の恐れもある気体です。トヨタの場合、この水素と酸素の反応を「FCスタック」という発電装置でコントロールし、高圧水素タンクで安全性を確保しました。この技術革新で自動車に搭載できるようになったのです。

 

技術力が結集したTOYOTA「ミライ」

ミライに搭載されている、水素を貯蔵するための「高圧水素タンク」は、プラスチックライナー、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックの三層構造からなり、安全で耐久性を高めました。

また、大容量のFC昇圧コンバーターを開発、発電装置のFCスタック内のセル数を減らすことで小型化、モーターを高電圧化することで出力アップに成功。
これによって、システム全体の性能を高めることを実現しつつも小型化して自動車に搭載することも可能に。トヨタはこれらの機器を他社から購入することなく、すべて自社開発で成し遂げました。

電気自動車特有の加速性能を備えており、発進時や加速時の静かで俊敏な動きはまさに近未来のクルマです。水素ステーションなどで3分ほど水素を充填すれば、走行距離にして650㎞が可能です。(トヨタ測定値)

また、震災など災害時の停電になると別売りの給電器があれば、ミライ自身が約60kwhの大容量電池となります。電力供給能力も高く、家庭内で照明、エアコン、テレビなどの電気器具が使えます。

 

「ミライ」がきっかけでエネルギーの有り方が変わる

燃料電池が開く「水素社会」は人間の未来を左右するとも言われます。原料となる水素は再生可能エネルギーであるバイオマスから得られたり、工業プロセスから発生する副生ガスに多く含まれたりするため、様々な方法で得られます。

水素を使っても排出するのは水だけであり、二酸化炭素や汚染物質を一切出さず、最も環境に優しいシステムです。さらにエネルギー効率も60%以上と省エネ性も優れています。

自動車ばかりでなく、家庭、工場等の電源として、エネルギーのあり方を大きく変えるものです。その先駆けとして、トヨタがミライを市場に投入した意義は非常に大きいです。

 

次々に参入される「水素エネルギー市場」

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現状、「ミライ」は各自治体の補助金が出ても1台が400万円以上と高額で、水素ステーションのインフラはまだまだ整っていません。しかし、トヨタに続き、ホンダも水素自動車の市場投入を発表し、岩谷産業とJX日鉱日石エネルギーが水素ステーションでの水素販売価格を公表するなど、水素社会に向けた動きが加速しています。

「ミライ」の登場は自動車だけではなく、社会全体での水素の活用への促進剤になっていることは間違いありません。

 

出展:

TOYOTA
http://www.toyota.co.jp/jpn/tech/environment/fcv/

ついに世界初の“水素カー”デビュー トヨタの開発担当エンジニアを直撃!
http://diamond.jp/articles/-/62952

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